Деформируемого материала

Существенные преимущества обработки металлов давлением по сравнению с обработкой резанием — возможность значительного уменьшения отхода металла, а также повышения производительности труда, поскольку в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры деформируемой заготовки. Кроме того, пластическая деформация сопровождается изменением физико-механических свойств металла заготовки, что можно использовать для получения деталей с наилучшими эксплуатационными свойствами (прочностью, жесткостью, высокой износостойкостью и т. д.) при наименьшей их массе. Эти и другие преимущества обработки металлов давлением (отмеченные ниже) способствуют неуклонному росту ее удельного веса в металлообработке. Совершенствование технологических процессов обработки металлов давлением, а также применяемого оборудования позволяет расширять номенклатуру деталей, изготовляемых обработкой давлением, увеличивать диапазон деталей по массе и размерам, а также повышать точность размеров полуфабрикатов, получаемых обработкой металлов давлением.

Высокие удельные усилия выдавливания определяют достижимые степени деформации и сдерживают широкое применение этого процесса в производстве. Удельные усилия выдавливания изменяются в ходе деформирования и зависят от высоты подвергающейся деформированию части заготовки. При выдавливании пластическая деформация обычно охватывает не весь объем заготовки, а лишь часть его (см. рис. 3.36). До тех пор, пока высота очага деформации меньше, чем высота деформируемой заготовки, удельные усилия по ходу пуансона изменяются незначительно. Однако, когда высота деформируемой части заготовки становится меньше высоты естественного очага деформации, удельные усилия начинают интенсивно возрастать. Это обстоятельство ограничивает допустимую (по условиям достаточной стойкости инструмента) толщину фланца или донышка штампуемой детали.

УКЛЮЧИНА - металлич. стержень с развилкой для упора весла на гребных судах. У. устанавливают на борту или на выносных кронштейнах за бортом (на академических судах). УКОВКА, степень у ко в к и, - относит, величина формоизменения заготовки в процессе ковочных операций (вытяжки, осадки, раскатки и др.), отражающая степень деформации. Характеризуется коэффициентом У., к-рый определяется как отношение первоначальной площади поперечного сечения деформируемой заготовки к площади сечения готовой поковки. УКСУСНАЯ КИСЛОТА СНзСООН - бесцветная жидкость с резким запахом и кислым вкусом; /кип 118,1 °С (для безводной, или ледяной, У.к.). Применяется в пищ. пром-сти, в про-из-ве лекарств, и душистых в-в, как растворитель и др. Соли и эфиры У.к. (ацетаты) - пигменты, протравы при крашении, катализаторы.

темп-ры ниже рекристаллизации аустенита (500°), при к-рой и производится деформация (прокатка, штамповка, прессование и т. п.). Миним. степень деформации (обжатия), обеспечивающая заметный эффект упрочнения стали, зависит от содержания углерода и при 0,4% С составляет 50%, оптим. эффект упрочнения наблюдается при степени деформации 90% и более. Чтобы избежать снижения темп-ры до уровня, при котором начинается потеря стабильности аустенита, не допускают охлаждения деформируемой заготовки инструментом (валком, штампом и др.). Для этого заготовку помещают в контейнеры из высокопластичной стали или обработку ведут подогретым инструментом. Следует также учитывать, что стабильность аустенита зависит от степени деформации и снижается по мере ее нарастания (показано пунктирными линиями на рис. 1). После деформации производится окончат, охлаждение заготовки на воздухе или в масле в зависимости от легирования стали.

Рассмотрим процесс формообразования тонкостенной оболочки. Характерное поперечное сечение оболочки и инструмента для некоторого промежуточного этапа ее формообразования схематично изображено на рис. 1. В этом сечении можно выделить четыре участка с характерными длинами l{ = l{ (t), где i=l, . . ., 4, соответствующих кольцевым областям деформируемой заготовки.

На участке 4 с характерным размером Z4 область деформируемой заготовки имеет форму заданной поверхности вращения, определяемой формой жесткого пуансона. Давление pt в этой области является неизвестной функцией времени и пространственной координаты. Этот участок может включать радиусную часть пуансона и плоский торец. Деформирование на радиусной части пуансона аналогично формообразованию оболочки на участке Z2-

На участках с характерными размерами 12 и Z4 область деформируемой заготовки имеет форму заданной поверхности вращения. В этом случае в качестве координатных линий можно выбрать ^=6, ж2=ср, где углы б и ср характеризуют положения параллели и меридиана соответственно (рис. 2). Коэффициенты первой квадратичной формы равны

На участке с характерным размером 13 область деформируемой заготовки представляет собой оболочку вращения, форма которой подлежит определению.

Рассмотрим процесс формообразования тонкостенной оболочки. Характерное поперечное сечение оболочки и инструмента для некоторого промежуточного этапа ее формообразования схематично изображено на рис. 1. В этом сечении можно выделить четыре участка с характерными длинами l{ = l{ (t), где i=l, . . ., 4, соответствующих кольцевым областям деформируемой заготовки.

На участке 4 с характерным размером Z4 область деформируемой заготовки имеет форму заданной поверхности вращения, определяемой формой жесткого пуансона. Давление pt в этой области является неизвестной функцией времени и пространственной координаты. Этот участок может включать радиусную часть пуансона и плоский торец. Деформирование на радиусной части пуансона аналогично формообразованию оболочки на участке Z2-

На участках с характерными размерами 12 и Z4 область деформируемой заготовки имеет форму заданной поверхности вращения. В этом случае в качестве координатных линий можно выбрать ^=6, ж2=ср, где углы б и ср характеризуют положения параллели и меридиана соответственно (рис. 2). Коэффициенты первой квадратичной формы равны

В связи с тгм, что до сих пор нет такого универсального показателя пластичности материала, который учитывал бы химический состав, структуру, механические свойства материала, тип напряженного состояния, скорость деформации, температуру, при которой проводится деформация, вероятность изменения ее в процессе, во времени деформации и т.п. надо пользоваться имеющимися показателями пластичности, учитывая определенные условия деформирования и конкретные данные, характерные для деформируемого материала .

Физическая модель изнашивания такая: при скольжении микронеровности перед ней возникает лобовой валик деформируемого материала, который находится под воздействием сжимающих напряжений (рис. 8.1, а). За микронеровностью вследствие сил трения материал растягивается. Следовательно, материал испытывает знакопеременное деформирование, многократное повторение которого приводит к накоплению в нем повреждений микроструктуры и отделению частиц материала. Эксперименты показывают, что материал разрушается не сразу, а лишь после некоторого числа циклов работы («ц).

шению, при котором напряжение безактивационного разрушения пропорционально энергии активации разрушения U?ax. Универсальность условия стабильности структурного состояния деформируемого материала при Uo=U^iax

Рассмотренная универсальная связь между коэффициентом масштаба и инвариантным комплексом механических свойств р*« позволяет ввести двухпа-раметрические критерии, отражающие диссииативные свойства деформируемого материала.

где D —цилиндрическая жесткость деформируемого материала

Физическая модель изнашивания такая: при скольжении микронеровности перед ней возникает лобовой валик деформируемого материала, который находится под воздействием сжимающих напряжений (рис. 8.1, а). За микронеровностью вследствие сил трения материал растягивается. Следовательно, материал испытывает знакопеременное деформирование, многократное повторение которого приводит к накоплению в нем повреждений микроструктуры и отделению частиц материала. Эксперименты показывают, что материал разрушается не сразу, а лишь после некоторого числа циклов работы (пц).

Таким образом, при установившемся режиме трения удельная энтропия (плотность энтропии) S* композиционного материала активного объема в критическом состоянии предразрушения остается неизменной во времени и определяется теплофизическими свойствами компонентов (ингредиентов) материала и установившейся температурой в зоне трения. Это значение удельной энтропии 5* в момент, предшествующий разрушению (износу) материала, предлагается принять в качестве критерия износостойкости. Ранее в работе Гольденбла-та И.И., Бажанова В.Л., Копнова В.А. [68] был предложен энтропийный критерий длительной прочности полимеров, сущность которого заключается в утверждении существования некоторого предельного значения энтропии, накапливаемого в единице объема упруговязкого деформируемого материала в момент, предшествующий разрушению. Это предельное значение энтропии, по мнению авторов [68], может быть или константой материала, или зависеть от температуры и напряженного состояния в момент, предшествующий разрушению.

Значения h и Рт как функции физико-механических свойств Деформируемого материала, шероховатости поверхности и нагрузки определяются формулами (IV.14) и (IV.15). Если шероховатостью одного из тел пренебречь, то

Выбор нагрузки. Величина контурного давления Рс в эксперименте не должна превышать значения критического давления Рекр , приводящего к появлению пластических деформаций в зоне максимальных напряжений на контакте. ' Подставляя в уравнение (V.1) значения величин, определяющих физико-механические свойства деформируемого материала, из табл. 29 и характеристик шероховатости Д, v металлических образцов более грубого класса из табл. 30, получим предельные значения давления Pc<.PCKf, 'необходимые для эксперимента.

Нами проведены исследования по определению влияния параметров шероховатости стальных поверхностей на нагрузочную способность металло-фторо'пласта и износ применительно к условиям работы тихоходных тяжелонагруженных узлов металлургического оборудования (шпиндельные устройства конвейеров, paзмaтывateлeй рулонов и др.)*. Для тихоходных тяжелогруженных пар трения характерным является низкая скорость относительного скольжения, почти не вызывающая нагрев поверхностей трения и высокие удельные нагрузки, обусловливающие значительные упругопластические или пластические деформации в местах фактического контакта. При относительном перемещении контактирующих поверхностей различной твердости (например, сталь — металлофторопласт) происходит пластическое оттеснение деформируемого материала, которое при определенной глубине внедрения нарушается вследствие образования застойной зоны заторможенного материала.

При соблюдении условий подобия в изменении температурно-скоростных условий нагруже-ния материала зависимости объема пластической деформации от жесткости напряженного состояния смещаются эквидистантно (подобное самим себе — (Д,); переменно) с сохранением неизменной величины показателя степени и0. Это означает, что могут быть введены представления о тестовом (стандартный) опыте, в котором определяются вид зависимости (1.4) и коэффициент пропорциональности (Av)0. На основании зависимости (1.4) влияние на напряженное состояние материала параметров внешнего воздействия, а следовательно, на объем пластически деформируемого материала может быть оценено через безразмерный коэффициент, являющийся коэффициентом (функционал) или константой подобия при варьировании одного из внешних параметров воздействия. В общем случае многопараметрического воздействия, отличающегося от тестовых условий, величина (Лу), может быть представлена в виде функции от варьируемых одновременно нескольких параметров